(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼であって、
複数のフォークのうち回転軸方向の端部に位置し、超音波探傷試験の対象となるタービン径方向断面に２つの段差を有する外フォークと、
前記翼植込部の回転軸の径方向の外側に前記翼植込部と一体に取り付けられた翼取付部と、
該翼取付部の回転軸方向の端部において前記外フォークの回転軸方向の外側端面から回転軸方向に向かって突出した張出部とを備え、
張出部の幅をｗ０とし、
１番目の段差上のフォーク幅をｗ１とし、
２番目の段差上のフォーク幅をｗ２とし、
２番目の段差下のフォーク幅をｗ３とし、
フォーク長さをＬ１とし、
２つある周方向のフォーク端面のうち検査位置に近いほうの周方向一方側のフォーク端面と前記検査位置との距離をＬｄとし、
周方向他方側のフォーク端面と超音波入射点との距離をＬｓとし、
前記張出部の高さをｈ０とし、
１番目の段差上のフォーク高さをｈ１とし、
１番目の段差の高さをｈｄ１とし、
２番目の段差上のフォーク高さをｈ２とし、
２番目の段差の高さをｈｄ２とし、
２番目の段差から前記検査位置までの高さをｈ３とし、
高さの合計Ｈがｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２＋ｈｄ２＋ｈ３であり、
幅の合計Ｗがｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋（ｗ２＋ｗ３）÷２＋ｗ３であり、
長さの合計ＬがＬ１-Ｌｓ-Ｌｄであるとき、
３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ）≦５５°
となるよう構成することを特徴とするタービン動翼。
【請求項２】
請求項１記載のタービン動翼において、
高さの合計Ｈと、幅の合計Ｗと、長さの合計Ｌの間の比を、
Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、
の範囲とすることを特徴とするタービン動翼。
【請求項３】
フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼であって、
複数のフォークのうち回転軸方向の端部に位置し、超音波探傷試験の対象となるタービン径方向断面に２つの段差を有する外フォークと、
前記翼植込部の回転軸の径方向の外側に前記翼植込部と一体に取り付けられた翼取付部と、
該翼取付部の回転軸方向の端部において前記外フォークの回転軸方向の外側端面から回転軸方向に向かって突出した張出部とを備え、
張出部の幅をｗ０とし、
１番目の段差上のフォーク幅をｗ１とし、
２番目の段差上のフォーク幅をｗ２とし、
２番目の段差下のフォーク幅をｗ３とし、
フォーク長さをＬ１とし、
２つある周方向のフォーク端面のうち検査位置に近いほうの周方向一方側のフォーク端面と前記検査位置との距離をＬｄとし、
周方向他方側のフォーク端面と超音波入射点との距離をＬｓとし、
前記張出部の高さをｈ０とし、
１番目の段差上のフォーク高さをｈ１とし、
１番目の段差の高さをｈｄ１とし、
２番目の段差上のフォーク高さをｈ２とし、
２番目の段差の高さをｈｄ２とし、
２番目の段差から前記検査位置までの高さをｈ３とし、
高さの合計Ｈがｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２＋ｈｄ２＋ｈ３であり、
幅の合計Ｗ’がｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋（ｗ２＋ｗ３）÷２＋ｗ３＋ｗ３であり、
長さの合計ＬがＬ１-Ｌｓ-Ｌｄであるとき、
３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ’）≦５５°
となるよう構成することを特徴とするタービン動翼。
【請求項４】
請求項３記載のタービン動翼において、
高さの合計Ｈと、幅の合計Ｗ’と、長さの合計Ｌの間の比を、
Ｈ：Ｗ’：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、
の範囲とすることを特徴とするタービン動翼。
【請求項５】
フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼であって、
複数のフォークのうち回転軸方向の端部に位置し、超音波探傷試験の対象となるタービン径方向断面に１つの段差を有する外フォークと、
前記翼植込部の回転軸の径方向の外側に前記翼植込部と一体に取り付けられた翼取付部と、
該翼取付部の回転軸方向の端部において前記外フォークの回転軸方向の外側端面から回転軸方向に向かって突出した張出部とを備え、
張出部の幅をｗ０とし、
１番目の段差上のフォーク幅をｗ１とし、
１番目の段差下のフォーク幅をｗ２とし、
フォーク長さをＬ１とし、
２つある周方向のフォーク端面のうち検査位置に近いほうの周方向一方側のフォーク端面と前記検査位置との距離をＬｄとし、
周方向他方側のフォーク端面と超音波入射点との距離をＬｓとし、
前記張出部の高さをｈ０とし、
１番目の段差上のフォーク高さをｈ１とし、
１番目の段差の高さをｈｄ１とし、
１番目の段差から前記検査位置までの高さをｈ２’とし、
高さの合計Ｈ２がｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２’であり、
幅の合計Ｗ２がｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２であり、
長さの合計ＬがＬ１-Ｌｓ-Ｌｄであるとき、
３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２２）1/2÷Ｗ２）≦５５°
となるよう構成することを特徴とするタービン動翼。
【請求項６】
請求項５記載のタービン動翼において、
高さの合計Ｈ２と、幅の合計Ｗ２と、長さの合計Ｌの間の比を、
Ｈ２：Ｗ２：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、
の範囲とすることを特徴とするタービン動翼。
【請求項７】
フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼であって、
複数のフォークのうち回転軸方向の端部に位置し、超音波探傷試験の対象となるタービン径方向断面に１つの段差を有する外フォークと、
前記翼植込部の回転軸の径方向の外側に前記翼植込部と一体に取り付けられた翼取付部と、
該翼取付部の回転軸方向の端部において前記外フォークの回転軸方向の外側端面から回転軸方向に向かって突出した張出部とを備え、
張出部の幅をｗ０とし、
１番目の段差上のフォーク幅をｗ１とし、
１番目の段差下のフォーク幅をｗ２とし、
フォーク長さをＬ１とし、
２つある周方向のフォーク端面のうち検査位置に近いほうの周方向一方側のフォーク端面と前記検査位置との距離をＬｄとし、
周方向他方側のフォーク端面と超音波入射点との距離をＬｓとし、
前記張出部の高さをｈ０とし、
１番目の段差上のフォーク高さをｈ１とし、
１番目の段差の高さをｈｄ１とし、
１番目の段差から前記検査位置までの高さをｈ２’とし、
高さの合計Ｈ２がｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２’であり、
幅の合計Ｗ２’がｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋ｗ２であり、
長さの合計ＬがＬ１-Ｌｓ-Ｌｄであるとき、
３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ２’）≦５５°
となるよう構成することを特徴とするタービン動翼。
【請求項８】
請求項７記載のタービン動翼において、
高さの合計Ｈ２と、幅の合計Ｗ２’と、長さの合計Ｌの間の比を、
Ｈ２：Ｗ２’：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、
の範囲とすることを特徴とするタービン動翼。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タービン動翼に係り、特に、フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、動翼のフォーク型の翼植込部（翼フォーク）は、ディスクのフォークと係合し、複数のピン穴にピンを挿入することで固定される。この種のタービンでは、タービンの回転に伴ってピン穴に応力がかかるため、供用中の動翼の信頼性を確認するために、ピン穴の検査が重要視されている。
【０００３】
非分解検査を実現する技術として、超音波探傷試験（ＵＴ：Ultrasonic Testing）の適用が検討された。超音波探傷試験では、検査対象内で超音波を反射させて欠陥へ到達させ、欠陥からの反射波を受信する。ここで、超音波探傷試験を容易とするため、超音波の入射を容易とするため、段差を有さない動翼が知られている（例えば、特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平２００９−１０３０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１記載のタービン動翼は、段差を有さない動翼に関するものである。しかしながら、一般に用いられる動翼は、翼植込部（翼フォーク）に１段若しくは２段の段差を有している。
【０００６】
一般に、超音波探傷試験で、反射効率が高い超音波屈折角の範囲は、３５〜５５°程度であり、この屈折角範囲で段差のある動翼の超音波探傷試験を行おうとすると、応力がかかるピン穴部に超音波が入射できない場合が生じる。これに対して、屈折角が反射効率の低い領域を用いれば、応力がかかるピン穴部に超音波が入射できるが、受信波の強度が低下し、超音波探傷試験が困難となる。
【０００７】
本発明の目的は、段差を有する動翼に対しても、超音波探傷試験の検出感度を向上できるタービン動翼を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するために、本発明は、フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼であって、複数のフォークのうち回転軸方向の端部に位置し、超音波探傷試験の対象となるタービン径方向断面に２つの段差を有する外フォークと、前記翼植込部の回転軸の径方向の外側に前記翼植込部と一体に取り付けられた翼取付部と、該翼取付部の回転軸方向の端部において前記外フォークの回転軸方向の外側端面から回転軸方向に向かって突出した張出部とを備え、張出部の幅をｗ０とし、１番目の段差上のフォーク幅をｗ１とし、２番目の段差上のフォーク幅をｗ２とし、２番目の段差下のフォーク幅をｗ３とし、フォーク長さをＬ１とし、２つある周方向のフォーク端面のうち検査位置に近いほうの周方向一方側のフォーク端面と前記検査位置との距離をＬｄとし、周方向他方側のフォーク端面と超音波入射点との距離をＬｓとし、前記張出部の高さをｈ０とし、１番目の段差上のフォーク高さをｈ１とし、１番目の段差の高さをｈｄ１とし、２番目の段差上のフォーク高さをｈ２とし、２番目の段差の高さをｈｄ２とし、２番目の段差から前記検査位置までの高さをｈ３とし、高さの合計Ｈがｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２＋ｈｄ２＋ｈ３であり、幅の合計Ｗがｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋（ｗ２＋ｗ３）÷２＋ｗ３であり、長さの合計ＬがＬ１-Ｌｓ-Ｌｄであるとき、３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ）≦５５°となるよう構成したものである。
【０００９】
かかる構成により、段差を有する動翼に対しても、超音波探傷試験の検出感度を向上し得るものとなる。
【００１０】
（２）上記（１）において、好ましくは、高さの合計Ｈと、幅の合計Ｗと、長さの合計Ｌの間の比を、Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、の範囲としたものである。
【００１１】
（３）また、上記目的を達成するために、本発明は、フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼であって、複数のフォークのうち回転軸方向の端部に位置し、超音波探傷試験の対象となるタービン径方向断面に２つの段差を有する外フォークと、前記翼植込部の回転軸の径方向の外側に前記翼植込部と一体に取り付けられた翼取付部と、該翼取付部の回転軸方向の端部において前記外フォークの回転軸方向の外側端面から回転軸方向に向かって突出した張出部とを備え、張出部の幅をｗ０とし、１番目の段差上のフォーク幅をｗ１とし、２番目の段差上のフォーク幅をｗ２とし、２番目の段差下のフォーク幅をｗ３とし、フォーク長さをＬ１とし、２つある周方向のフォーク端面のうち検査位置に近いほうの周方向一方側のフォーク端面と前記検査位置との距離をＬｄとし、周方向他方側のフォーク端面と超音波入射点との距離をＬｓとし、前記張出部の高さをｈ０とし、１番目の段差上のフォーク高さをｈ１とし、１番目の段差の高さをｈｄ１とし、２番目の段差上のフォーク高さをｈ２とし、２番目の段差の高さをｈｄ２とし、２番目の段差から前記検査位置までの高さをｈ３とし、高さの合計Ｈがｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２＋ｈｄ２＋ｈ３であり、幅の合計Ｗ’がｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋（ｗ２＋ｗ３）÷２＋ｗ３＋ｗ３であり、長さの合計ＬがＬ１-Ｌｓ-Ｌｄであるとき、３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ’）≦５５°となるよう構成したものである。
【００１２】
かかる構成により、段差を有する動翼に対しても、超音波探傷試験の検出感度を向上し得るものとなる。
【００１３】
（４）上記（３）において、好ましくは、高さの合計Ｈと、幅の合計Ｗ’と、長さの合計Ｌの間の比を、Ｈ：Ｗ’：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、の範囲としたものである。
【００１４】
（５）また、上記目的を達成するために、本発明は、フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼であって、複数のフォークのうち回転軸方向の端部に位置し、超音波探傷試験の対象となるタービン径方向断面に１つの段差を有する外フォークと、前記翼植込部の回転軸の径方向の外側に前記翼植込部と一体に取り付けられた翼取付部と、該翼取付部の回転軸方向の端部において前記外フォークの回転軸方向の外側端面から回転軸方向に向かって突出した張出部とを備え、張出部の幅をｗ０とし、１番目の段差上のフォーク幅をｗ１とし、１番目の段差下のフォーク幅をｗ２とし、フォーク長さをＬ１とし、２つある周方向のフォーク端面のうち検査位置に近いほうの周方向一方側のフォーク端面と前記検査位置との距離をＬｄとし、周方向他方側のフォーク端面と超音波入射点との距離をＬｓとし、前記張出部の高さをｈ０とし、１番目の段差上のフォーク高さをｈ１とし、１番目の段差の高さをｈｄ１とし、１番目の段差から前記検査位置までの高さをｈ２’とし、高さの合計Ｈ２がｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２’であり、幅の合計Ｗ２がｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２であり、長さの合計ＬがＬ１-Ｌｓ-Ｌｄであるとき、３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２２）1/2÷Ｗ２）≦５５°となるよう構成したものである。
【００１５】
かかる構成により、段差を有する動翼に対しても、超音波探傷試験の検出感度を向上し得るものとなる。
【００１６】
（６）上記（５）において、好ましくは、高さの合計Ｈ２と、幅の合計Ｗ２と、長さの合計Ｌの間の比を、Ｈ２：Ｗ２：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、の範囲としたものである。
【００１７】
（７）また、上記目的を達成するために、本発明は、フォーク型の翼植込部を有するタービン動翼であって、複数のフォークのうち回転軸方向の端部に位置し、超音波探傷試験の対象となるタービン径方向断面に１つの段差を有する外フォークと、前記翼植込部の回転軸の径方向の外側に前記翼植込部と一体に取り付けられた翼取付部と、該翼取付部の回転軸方向の端部において前記外フォークの回転軸方向の外側端面から回転軸方向に向かって突出した張出部とを備え、張出部の幅をｗ０とし、１番目の段差上のフォーク幅をｗ１とし、１番目の段差下のフォーク幅をｗ２とし、フォーク長さをＬ１とし、２つある周方向のフォーク端面のうち検査位置に近いほうの周方向一方側のフォーク端面と前記検査位置との距離をＬｄとし、周方向他方側のフォーク端面と超音波入射点との距離をＬｓとし、前記張出部の高さをｈ０とし、１番目の段差上のフォーク高さをｈ１とし、１番目の段差の高さをｈｄ１とし、１番目の段差から前記検査位置までの高さをｈ２’とし、高さの合計Ｈ２がｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２’であり、幅の合計Ｗ２’がｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋ｗ２であり、長さの合計ＬがＬ１-Ｌｓ-Ｌｄであるとき、３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ２’）≦５５°となるよう構成したものである。
【００１８】
かかる構成により、段差を有する動翼に対しても、超音波探傷試験の検出感度を向上し得るものとなる。
【００１９】
（８）上記（７）において、好ましくは、高さの合計Ｈ２と、幅の合計Ｗ２’と、長さの合計Ｌの間の比を、Ｈ２：Ｗ２’：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、の範囲としたものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、段差を有する動翼に対しても、超音波探傷試験の検出感度を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態によるタービン動翼を備えるタービンの要部構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態によるタービン動翼の翼フォークの超音波探傷方法を示す斜視図である。
【図３】超音波探傷方法における超音波入射角と反射率の関係の説明図である。
【図４】従来の翼フォークの超音波探傷時の問題点の説明図である。
【図５】本発明の第１の実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成図である。
【図６】本発明の第１の実施形態によるタービン動翼の外フォークにおける屈折角の説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成図である。
【図８】本発明の第２の実施形態によるタービン動翼の外フォークにおける屈折角の説明図である。
【図９】本発明の第３の実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成図である。
【図１０】本発明の第３の実施形態によるタービン動翼の外フォークにおける屈折角の説明図である。
【図１１】本発明の第４の実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成図である。
【図１２】本発明の第４の実施形態によるタービン動翼の外フォークにおける屈折角の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１〜図６を用いて、本発明の第１の実施形態によるタービン動翼の構成について説明する。
【００２３】
最初に、図１を用いて、本実施形態によるタービン動翼を備えるタービンの要部構成について説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施形態によるタービン動翼を備えるタービンの要部構成を示す分解斜視図である。
【００２５】
タービンは、ディスク１と、タービン動翼（動翼）２と、ピン３を備えている。
【００２６】
ディスク１は、回転軸の外周側に取り付けられた円盤状の部材であり、ディスクフォーク４と、ピン穴５を有している。なお、図１は、ディスク１の一部のみを示しており、ディスク１の部分的な断面形状を示している。
【００２７】
ディスク１は、動翼２の翼植込部７と係合するように設けられた複数のフォーク６を備えている。ディスク４のフォーク６は、翼植込部７のフォーク１０の間隔に対応する間隔で、ディスク１の外縁部上にロータ軸方向に沿って配置されている。
【００２８】
ピン穴５は、動翼２をディスク１に固定するためのピン３が挿入されるものである。ピン穴５は、動翼２のピン穴１１と中心と直径が同一となるよう製作されている。また、応力を分散して耐久性を向上するため、ピン穴５は複数設けられている。
【００２９】
動翼２は、フォーク型の翼植込部（翼フォーク）７と、翼取付部８と、翼部９を備えている。
【００３０】
翼植込部７は、動翼２をディスク１に取り付けた姿勢（翼取付姿勢）においてディスク１側に位置する部分であり、複数のフォーク１０とピン穴１１を有している。
【００３１】
フォーク１０は、翼取付姿勢においてロータ径方向の内側に突出した部材であり、ロータ軸方向に沿って複数配列されている。また、フォーク１０は、ディスク１のフォーク６と係合するように設けられており、複数のピン穴１１を有している。
【００３２】
ピン穴１１は、動翼２をディスク１に固定するためのピン３が挿入されるもので、翼植込部７の複数のフォーク１０をロータ軸方向から貫通するように設けられている。
【００３３】
翼取付部８は、ロータ径方向に所定の厚みを有する部分であって、翼植込部７と一体に取り付けられている。翼取付部８のロータ径方向外側の翼取付面１３には翼部９が取り付けられている。また、翼取付部８は、ロータ軸方向の両端に張出部１２を有している。張出部１２は、翼取付姿勢における翼植込部７のロータ軸方向の両端面と比較して、ロータ軸方向の端面が突出するように設けられた部分である。
【００３４】
この種のタービンでは、タービンの回転に伴ってピン穴１１に応力がかかるため、供用中の動翼の信頼性を確認するために、ピン穴１１の検査が重要視されている。
【００３５】
次に、図２を用いて、本実施形態によるタービン動翼の翼フォークの超音波探傷方法について説明する。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施形態によるタービン動翼の翼フォークの超音波探傷方法を示す斜視図である。
【００３７】
図２に示すように、超音波探傷試験では、超音波センサＵＳを用いて検査対象である翼フォーク７の内部に超音波Ｕを送信し、欠陥Ｄからの反射があるか否かで欠陥の有無を評価する。この際、超音波探傷試験を翼フォークの検査に適用するには、図２に示すように、検査対象の翼フォーク７の内部で超音波を反射させて欠陥へ到達させる。
【００３８】
ここで、図３及び図４を用いて、翼フォークの超音波探傷時の問題点について説明する。
【００３９】
図３は、超音波探傷方法における超音波入射角と反射率の関係の説明図である。図４は、従来の翼フォークの超音波探傷時の問題点の説明図である。
【００４０】
図３に示すように、超音波入射角が３５°〜５５°の範囲において、反射率がほぼ１００％となる。従って、図２の方法で超音波探傷を行う場合は、図３に示す特性から、反射効率が高い超音波屈折角の範囲を３５〜５５°程度とすると感度が高い超音波探傷をおこなうことが可能である。
【００４１】
図４（ａ）は、従来の翼フォークの超音波探傷時の第１の問題点を示している。入射角を３５〜５５°の範囲内の４５°として、入射位置Ｐ１から検査位置（ピン穴の位置）Ｐ２に超音波を入射すると、途中において反射して、入射位置方向に超音波が戻ることとなり、応力がかかるピン穴部に超音波が入射できない場合が発生する。
【００４２】
それに対して、図４（ｂ）に示すように、入射角を５７°とすると、ピン穴部に超音波を入射できる。但し、入射角５７°は、反射率が低いため、超音波探傷試験の検出感度が低下する。
【００４３】
次に、図５及び図６を用いて、本実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成について説明する。
【００４４】
図５は、本発明の第１の実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成図である。図５（ａ）は正面図（ロータ周方向から見た図）であり、図５（ｂ）は側面図（ロータ軸方向から見た図）であり、図５（ｃ）は図５（ｂ）の要部拡大図である。図６は、本発明の第１の実施形態によるタービン動翼の外フォークにおける屈折角の依存性の説明図である。
【００４５】
本実施形態における外フォーク１０Ｂは、幅方向に２つの段差５０，５１を備えている。
【００４６】
ここで、外フォーク１０Ｂのサイズを
張出部１２Ａの幅（以下、ｗ０）、
１番目の段差５０上のフォーク幅（以下、ｗ１）、
２番目の段差５１上のフォーク幅（以下、ｗ２）、
２番目の段差下のフォーク幅（以下、ｗ３）、
フォーク長さ（以下、Ｌ１）、
超音波入射点Ｐ１と張出部のロータ周方向の端面（周方向他方側のフォーク端面）までの距離（以下、Ｌｓ）、
検査位置Ｐ２と張出部のロータ周方向の端面（周方向一方側のフォーク端面）までの距離（以下、Ｌｄ）、
張出部１２Ａの高さ（以下、ｈ０）、
１番目の段差上のフォーク高さ（以下、ｈ１）、
１番目の段差の高さ（以下、ｈｄ１）、
２番目の段差上のフォーク高さ（以下、ｈ２）、
２番目の段差の高さ（以下、ｈｄ２）、
２番目の段差から検査部位（検査位置Ｐ２）までの高さ（以下、ｈ３）
と定義する。
【００４７】
ここで、検査位置Ｐ２と張出部のロータ周方向の端面までの距離Ｌｄは、図５（ｃ）に示すように、ピン穴１１の応力の高い角度θ及びピン穴の半径ｒから「Ｌｄ＝ｒ×sinθ」となる。また、超音波入射点Ｐ１と張出部のロータ周方向の端面までの距離Ｌｓは、「０〜（Ｌ１−Ｌｄ）」の範囲で変更可能である。また、超音波入射点Ｐ１の高さｈｓは、「０〜ｈ０」の範囲で変更可能である。
【００４８】
図５（ａ），（ｂ）において、Ｐ１は超音波入射点、Ｐ２は検査部位で、矢印に沿って入射点から検査部位まで、超音波を伝播させる。この経路の外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌは、以上定義したサイズを用いて、
Ｈ＝ｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２＋ｈｄ２＋ｈ３
Ｗ＝ｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋（ｗ２＋ｗ３）÷２＋ｗ３
Ｌ＝Ｌ１-Ｌｓ-Ｌｄ
と記述される。
【００４９】
超音波の屈折角はこれらのサイズを用いて、
ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ）
と記述される。この屈折角が
３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ）≦５５°  …（１）
となるように、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌ間の比を調整する。
【００５０】
次に、図６を用いて、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌの具体的な比率の範囲について説明する。
【００５１】
図６は、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈが一定（＝１）であり、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌが一定の場合の、屈折角の外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗへの依存性を表す。図中の曲線は、それぞれ、Ｌ＝０、Ｌ＝０．５、Ｌ＝１、Ｌ＝２、Ｌ＝３の場合の屈折角を表す。外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌ＝０〜３の範囲では、屈折角の外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗは０．７０〜４．５８とする。
【００５２】
図６にて説明した結果は、強度上のぞましいH、W及びLの比の範囲Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．５〜３：０．５〜３を含むため、請求項２に示すように、高さの合計Ｈと、幅の合計Ｗと、長さの合計Ｌの間の比を、Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、の範囲とすることが好ましいものである。
【００５３】
以上説明したように、本実施形態によれば、動翼にもうけられた２つの段差に超音波を入射させることなく、検査位置へ超音波を屈折角３５〜５５°の範囲で入射させることができる。また、検査部位への超音波の入射率を向上することができる。このため、ＵＴが容易となり、供用中のタービン動翼の信頼性を向上することができる。
【００５４】
次に、図７及び図８を用いて、本発明の第２の実施形態によるタービン動翼の構成について説明する。なお、本実施形態によるタービン動翼を備えるタービンの要部構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態によるタービン動翼の翼フォークの超音波探傷方法は、図２に示したものと同様である。
【００５５】
図７は、本発明の第２の実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成図である。図７（ａ）は正面図（ロータ周方向から見た図）であり、図７（ｂ）は側面図（ロータ軸方向から見た図）である。図８は、本発明の第２の実施形態によるタービン動翼の外フォークにおける屈折角の依存性の説明図である。
【００５６】
本実施形態では、検査位置Ｐ２は、図５に示したものの反対面２１としている。この場合、超音波伝播経路の外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ’、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌは、
Ｈ＝ｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２＋ｈｄ２＋ｈ３
Ｗ’＝ｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋（ｗ２＋ｗ３）÷２＋ｗ３＋ｗ３
Ｌ＝Ｌ１-Ｌｓ-Ｌｄ
と記述される。
【００５７】
超音波の屈折角はこれらのサイズを用いて、
ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ’）
と記述される。この屈折角が、
３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２）1/2÷Ｗ’）≦５５°  …（２）
となるよう外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ’、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌ間の比を調整する。
【００５８】
次に、図８を用いて、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ’、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌの具体的な比率の範囲について説明する。
【００５９】
図８は、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈが一定（＝１）であり、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌが一定の場合の、屈折角の外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗへの依存性を表す。図中の曲線は、それぞれ、Ｌ＝０、Ｌ＝０．５、Ｌ＝１、Ｌ＝２、Ｌ＝３の場合の屈折角を表す。外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌ＝０〜３の範囲では、屈折角の外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗは０．７０〜４．５８とする。
【００６０】
図８にて説明した結果は、強度上のぞましいH、W及びLの比の範囲Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．５〜３：０．５〜３を含むため、請求項４に示すように、高さの合計Ｈと、幅の合計Ｗと、長さの合計Ｌの間の比を、Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、の範囲とすることが好ましいものである。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、動翼にもうけられた２つの段差に超音波を入射させることなく、検査位置へ超音波を屈折角３５〜５５°の範囲で入射させることができる。また、検査部位への超音波の入射率を向上することができる。このため、ＵＴが容易となり、供用中のタービン動翼の信頼性を向上することができる。
【００６２】
次に、図９及び図１０を用いて、本発明の第３の実施形態によるタービン動翼の構成について説明する。なお、本実施形態によるタービン動翼を備えるタービンの要部構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態によるタービン動翼の翼フォークの超音波探傷方法は、図２に示したものと同様である。
【００６３】
図９は、本発明の第３の実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成図である。図９（ａ）は正面図（ロータ周方向から見た図）であり、図９（ｂ）は側面図（ロータ軸方向から見た図）である。図１０は、本発明の第３の実施形態によるタービン動翼の外フォークにおける屈折角の依存性の説明図である。
【００６４】
本実施形態における外フォーク１０Ｂは、幅方向に１つの段差５０を備えている。
【００６５】
図９において外フォーク１０Ｂのサイズを、
張出部１２Ａの幅（以下、ｗ０）、
１番目の段差５０上のフォーク幅（以下、ｗ１）、
１番目の段差５１下のフォーク幅（以下、ｗ２）、
フォーク長さ（以下、Ｌ１）、
超音波入射点Ｐ１と張出部のロータ周方向の端面（周方向他方側のフォーク端面）までの距離（以下、Ｌｓ）、
検査位置Ｐ２と張出部のロータ周方向の端面（周方向一方側のフォーク端面）までの距離（以下、Ｌｄ）、
張出部１２Ａの高さ（以下、ｈ０）、
１番目の段差上のフォーク高さ（以下、ｈ１）、
１番目の段差の高さ（以下、ｈｄ１）、
１番目の段差から検査部位（検査位置Ｐ２）までの高さ（以下、ｈ２’）
と定義する。
【００６６】
図９において、Ｐ１は超音波入射点、Ｐ２は検査部位であり、矢印に沿って入射点から検査部位まで、超音波を伝播させる。この経路の外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ２、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ２、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌは以上定義したサイズを用いて、
Ｈ２＝ｈ０＋ｈ１＋ｈｄ１＋ｈ２’
Ｗ２＝ｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２
Ｌ＝Ｌ１-Ｌｓ-Ｌｄ
と記述される。超音波の屈折角はこれらのサイズを用いて、
ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２２）1/2÷Ｗ２）
と記述される。この屈折角が、
３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２２）1/2÷Ｗ２）≦５５°  …（３）
となるよう外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ２、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ２、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌ間の比を調整する。
【００６７】
次に、図１０を用いて、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ２、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ２、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌの具体的な比率の範囲について説明する。
【００６８】
図１０は、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈが一定（＝１）であり、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌが一定の場合の、屈折角の外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗへの依存性を表す。図中の曲線は、それぞれ、Ｌ＝０、Ｌ＝０．５、Ｌ＝１、Ｌ＝２、Ｌ＝３の場合の屈折角を表す。外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌ＝０〜３の範囲では、屈折角の外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗは０．７０〜４．５８とする。
【００６９】
図１０にて説明した結果は、強度上のぞましいH、W及びLの比の範囲Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．５〜３：０．５〜３を含むため、請求項６に示すように、高さの合計Ｈと、幅の合計Ｗと、長さの合計Ｌの間の比を、Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、の範囲とすることが好ましいものである。
【００７０】
以上説明したように、本実施形態によれば、動翼にもうけられた１の段差に超音波を入射させることなく、検査位置へ超音波を屈折角３５〜５５°の範囲で入射させることができる。また、検査部位への超音波の入射率を向上することができる。このため、ＵＴが容易となり、供用中のタービン動翼の信頼性を向上することができる。
【００７１】
次に、図１１及び図１２を用いて、本発明の第４の実施形態によるタービン動翼の構成について説明する。なお、本実施形態によるタービン動翼を備えるタービンの要部構成は、図１に示したものと同様である。また、本実施形態によるタービン動翼の翼フォークの超音波探傷方法は、図２に示したものと同様である。
【００７２】
図１１は、本発明の第４の実施形態によるタービン動翼の外フォークの構成図である。図１１（ａ）は正面図（ロータ周方向から見た図）であり、図１１（ｂ）は側面図（ロータ軸方向から見た図）である。図１２は、本発明の第４の実施形態によるタービン動翼の外フォークにおける屈折角の依存性の説明図である。
【００７３】
本実施形態では、検査位置Ｐ２は、図５に示したものの反対面２１としている。この場合、超音波伝播経路の外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ２、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ２’、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌは、
Ｈ２＝ｈ０＋ｈｄ１＋ｈ２’
Ｗ２’＝ｗ０＋ｗ１＋（ｗ１＋ｗ２）÷２＋ｗ２＋ｗ２
Ｌ＝Ｌ１-Ｌｓ-Ｌｄ
と記述される。超音波の屈折角はこれらのサイズを用いて、
ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２２）1/2÷Ｗ２’）
と記述される。屈折角を３５〜５５°とするため、
３５°≦ｔａｎ-１（（Ｌ２＋Ｈ２２）1/2÷Ｗ２’）≦５５°  …（４）
となるようＨ２、Ｗ２’、Ｌ間の比を調整する。
【００７４】
次に、図１２を用いて、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈ２、外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗ２、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌの具体的な比率の範囲について説明する。
【００７５】
図１２は、外フォーク高さ方向の総伝播距離Ｈが一定（＝１）であり、外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌが一定の場合の、屈折角の外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗへの依存性を表す。図中の曲線は、それぞれ、Ｌ＝０、Ｌ＝０．５、Ｌ＝１、Ｌ＝２、Ｌ＝３の場合の屈折角を表す。外フォーク長さ方向の総伝播距離Ｌ＝０〜３の範囲では、屈折角の外フォーク幅方向の総伝播距離Ｗは０．７０〜４．５８とする。
【００７６】
図１２にて説明した結果は、強度上のぞましいH、W及びLの比の範囲Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．５〜３：０．５〜３を含むため、請求項８に示すように、高さの合計Ｈと、幅の合計Ｗと、長さの合計Ｌの間の比を、Ｈ：Ｗ：Ｌ＝１：０．７８〜２．５８：０を超え２．５８以下、の範囲とすることが好ましいものである。
【００７７】
以上説明したように、本実施形態によれば、動翼にもうけられた１の段差に超音波を入射させることなく、検査位置へ超音波を屈折角３５〜５５°の範囲で入射させることができる。また、検査部位への超音波の入射率を向上することができる。このため、ＵＴが容易となり、供用中のタービン動翼の信頼性を向上することができる。
【符号の説明】
【００７８】
１…ディスク
２…タービン動翼
３…ピン
４…ディスクフォーク
５…ピン穴
６…ディスク１のフォーク
７…翼植込部
８…翼取付部
９…翼部
１０…フォーク
１０Ｂ…外フォーク
１１…ピン穴
１２，１２Ａ…張出部
１３…翼取付面
２０…外側端面
２１…内側端面
ＵＳ…ＵＴセンサ
５０，５１…段差
【図１】
0005393524.tif 000002
【図２】
0005393524.tif 000003
【図３】
0005393524.tif 000004
【図４】
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【図５】
0005393524.tif 000006
【図６】
0005393524.tif 000007
【図７】
0005393524.tif 000008
【図８】
0005393524.tif 000009
【図９】
0005393524.tif 000010
【図１０】
0005393524.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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